供配电系统中性点及其接地方式

供电系统和电气设备接地方式的组合称为接地制式。接地制式的选用与供电电压有关。

一、供配电系统中性点及其接地方式

1、中性点

供配电系统的中性点是指发电机、变压器的三相绕组接成星形的公共连接点。

2、供配电系统的接地方式

供配电系统接地方式分为两大类。

1）小接地电流系统

中性点不接地，包括经消弧线圈或高阻抗接地，称为小接地电流系统。

2）大接地电流系统

中性点直接接地或经低阻抗接地称为大接地电流系统。

二、高压系统的接地制式

高压系统接地采用最广泛的是中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地三种方式。

1、中性点不接地系统

中性点不接地系统供电可靠性高，当发生单相接地故障时，不构成短路回路，接地电流不大，不必切除接地相，但非故障相对地电压升高为线电压，因此，对绝缘要求较高。1）正常运行情况

系统正常运行时，中性点对地电压的大小和相位与各相对地电容是否对称以及网络对称程度有关，实际上电网各相对地电容不会完全相等，但不对称度很小，故可认为中性点对地电压近似为零。

2）单相接地故障

（1）金属性接地

a、经故障相流入故障点的电流为正常运行时每相对地电容电流的3倍；

b、中性点对地电压升高为相电压；

c、非故障相的对地电压升高为线电压；

d、线电压与正常时相同。

（2）非金属性接地

a、中性点对地电压和故障相对地电压大于零而小于相电压；

b、非故障相对地电压大于相电压而小于线电压；

c、故障相接地电容电流比金属性接地小。

（3）单相接地引起的电弧过电压

当接地电流大于5A而小于20A时，电网的电感和电容形成震荡回路，将会产生一种不稳定的间歇性电弧，从而引起电弧过电压。非故障相电压的幅值可达相电压峰值的2.5～3倍，容易引起非故障相对地击穿而发展成相间短路。因此发生单相接地时，应由绝缘监察装置立即发出预告信号，此时警铃响，“系统接地”光字牌亮。

3）应用范围

中性点不接地系统发生单相接地时线电压仍然对称。若接地电流小，电流过零时电弧将自行熄灭，接地故障随之消失；若接地电流大，则产生间歇电弧或稳定电弧造成过电压或烧坏电气设备。故中性点不接地系统仅适用于单相接地电容电流不大的小电网。我国规定中性点不接地系统的应用范围为：

（1）3～10kV电网单相接地电流不大于30A；

（2）35～60kV电网单相接地电流不大于10A。

2、中性点经消弧线圈接地系统

在中性点不接地系统中，为了减小接地电流超过允许值时在接地点形成间歇性电弧或稳定电弧的危害，通常采用中性点经消弧线圈接地方式。

1）消弧线圈的结构

消弧线圈是一个铁芯可调的电感线圈，其铁芯上套有绕组，绕组有若干个抽头，以便根据电网的不同情况调整消弧线圈的补偿电流。另外还有一个额定电压为110V，额定电流为10A的信号线圈。当电网中有接地故障时，信号线圈发出警告信号，并接通位于消弧线圈隔离开关旁边的信号灯，指示有接地故障存在或中性点对地电压过高，此时禁止操作隔离开关，否则会导致带负荷拉隔离开关的误操作。在消弧线圈的接地端还装有一个电流互感器，用来检测通过消弧线圈电流的大小。

2）消弧线圈的作用原理

消弧线圈安装在变压器的中性点上，正常运行时，电网三相接近对称，中性点对地电压近似为零，通过消弧线圈的电流很小；发生单相接地后，中性点电位漂移，故障点流过电容电流，消弧线圈中将产生一个与电容电流相位相反的电感电流进行补偿，使故障点电流降至10A以下，有利于防止弧光过零后重燃，达到灭弧的目的，降低高幅值过电压出现的几率，防止事故进一步扩大。当消弧线圈正确调谐时，不仅可以有效地减少产生弧光接地过电压的机率，还可以有效地抑制过电压的辐值，同时也最大限度地减小了故障点热破坏作用及接地网的电压等。

3）消弧线圈的补偿方式

（1）全补偿

lL=Ic，表明接地点的电容电流全部被补偿，接地点电流为零，这种情况称为全补偿。但全补偿的条件也是串联谐振的条件，电网容易产生串联谐振过电压，可能造成电气设备的损坏，故一般电网不采用全补偿方式。

（2）IL＜Ic，电感电流不能完全补偿接地电容电流，因而在接地点仍有残余的电容电流，如数值较小，电流过零时电弧可自行熄灭。但当系统频率降低或运行方式改变需切除部分线路时，也可能形成串联谐振的条件，产生串联谐振过电压。因此一般也不采用欠补偿方式。

（3）过补偿

IL＞Ic，补偿后的残余电流呈感性，不会出现串联谐振的情况。但残余电感电流不能太大，也不能太小，太大会在接地处产生间歇性电弧或稳定电弧；太小又将接近全补偿而引起串联谐振过电压。

4）经消弧线圈接地的应用范围

消弧线圈能有效地减小单相接地电流，迅速熄灭电弧，防止间歇性电弧引起的过电压，故广泛用于3～60kⅤ的电网。国家规定在中性点不接地的3～10kV系统中，当电容电流超过30A或在中性点不接地的35～60kV系统中，电容电流超过10A时，需采用经消弧线圈接地方式。

3、中性点直接接地系统

1）应用

大多数的110kV电网均采用中性点直接接地方式，以降低绝缘水平，减少设备和线路的投资。220kV及以上电压的电网，除存在对地电容外，还有较大的电晕损耗和泄漏损耗。因而接地电流中既有无功分量，又有有功分量，消弧线圈不能消除接地电流中的有功分量。因此，规定220kV及以上电压的电网中性点采用直接接地方式。2）优点

（1）中性点直接接地电网中发生单相接地故障时，中性点的电位仍保持为零，非故障相的对地电压仍为相电压，故对设备的绝缘没有危害，因而可降低设备的绝缘水平和造价。我国110kV及以上的电力网基本上都采用中性点直接接地。

（2）发生单相接地故障时，线路中将流过较大的单相接地短路电流，从而使线路继电保护装置迅速断开故障部分，有效地防止单相接地时可能产生的间歇电弧过电压，因而采用中性点直接接地方式可以克服中性点不接地方式所存在的某些不足。

3）缺点

（1）中性点直接接地系统发生单相接地时，除了接地相要流过较大的单相接地短路电流危害设备的运行外，严重时还会破坏系统稳定，中断供电。为了弥补这个缺点，可在线路上装设三相或单相自动重合闸装置，以此来提高供电的可靠性。

（2）在中性点直接接地系统中，单相接地电流将在导线周围产生磁场，从而对附近的通信线路和信号装置产生电磁干扰。为了避免这种干扰，应使输电线路远离通信线路，或在弱电线路上采用特殊的屏蔽装置，这些措施将在一定程度上使线路的造价增大。为了限制单相短路电流值，通常只将电力网中一部分变压器的中性点直接接地或经阻抗接地。